庆祝微处理器诞生黄金五十周年

微处理器的存在看似理所应当。很多不太涉足技术领域的人可能根本没有意识到，微处理器早已遍布日常生活的每个角落，不只是电脑，还有无数其他每天都会使用的设备。

 

什么是微处理器？

微处理器将以下三大基本要素集成在单个芯片上：

中央处理器（CPU）：实际执行运算的引擎。

存储器：用于存放运算所需输入和输出数据。

输入/输出（I/O）功能：让微处理器能获得工作所需数据（输入）并读出工作的结果（输出）。

纯粹从解析角度来看，这样的定义似乎有些模糊。真正让微处理器（主要基于逻辑构建）区别于其他逻辑芯片的一个关键点在于，它们的功能是由软件定义的。

那么，单芯片处理器是什么时候诞生的？最早商用的处理器是英特尔4004，于1971年上市，距今正好50年。

持续进化

和最初诞生时相比，如今的微处理器已经有了翻天覆地的变化。随着单芯片晶体管数量的提升，微处理器的架构变得越来越复杂。尽管“最佳”架构始终取决于微处理器的使用场景，我们还是可以总结出微处理器进化的四大路径。

“位宽”提升

这里的“位”是指最小数据块的尺寸。一般来说，数据块越大，在给定时间内可以完成的工作就越多。从最早的4位开始，位宽已经经历过8位、16位、32位和64位。除特殊专用处理器可能有更高位宽以外， 64位已经成为当今通用的高性能数据传输位宽。

“管线”长度

为了让处理器以更快的速度工作，人们想到的一个主要办法就是将一个运算任务分为多个子任务。这个方法的原理在于，子任务越小，这部分的工作就能越快完成，这意味着整个运算将更快得出结果。

特殊加速功能

举例来说，以前需要电脑程序进行一项运算，除非实际运行了该程序，否则我们无法知道这个运算的结果。然而，如今更先进的处理器可以预测运算的结果，提前做好准备并加快处理速度。

“多核”计算

超过1个CPU，即“多核”计算。这背后的原理很简单：一个CPU 可以在一定时间内完成一项工作，同时投入更多的CPU就能更快地完成同一项工作。尽管道理很明显，但要真正实现它还是会遇到问题，因为在执行某些任务时多个CPU可能很难形成“合力”。尽管如此，今天主流的微处理器通常都包含不止一个 CPU。

新设备、新任务与新重点

当然，只追求速度的时代已经过去。特别是对于电池供电的设备，我们还需要关注功率，而对于智能手表这种空间受限的设备，我们则需要关注体积。另外还有已广泛用于大量设备的微控制器，它们需要更多存储和专业化的辅助电路，因此更需要同时兼顾速度、功率和体积。

总而言之，现在我们使用的几乎所有电子设备都包含微处理器。尽管其形态各异，但它们都始于50年前。

让我们祝微处理器“黄金50周年纪念日快乐” ！